• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.323-323
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• 2011

유기발광소자는 낮은 구동전압과 높은 명암비, 높은 색 재현성을 장점으로 차세대 디스플레이로 주목 받고 있다. 또한, 유기발광소자는 다층 발광층을 사용하여 단일 소자에서 적색, 녹색, 및 청색의 광원을 동시에 표현할 수 있기 때문에 차세대 디스플레이와 백색 조명 광원으로 많은 응용 가능성을 보이고 있다. 특히 백색 조명과 관련된 유기발광소자 기술은 가정용면 광원과 농작물 재배 광원 등의 다양한 용도로 사용 가능하며, 낮은 전력 소모로 인한 친환경에너지로 활발한 연구가 진행 중이다. 고효율 백색 유기발광소자를 제작하기 위해서는 소자에 주입되는 정공과 전자의 양을 조절하여 발광층 내에서 다수의 전자-정공쌍을 형성하여야 하는데, 유기발광소자에서 정공의 이동도는 전자의 이동도보다 약 103 정도 크기 때문에 전자의 이동도를 증가할 필요가 있다. 본 연구에서는 전자의 이동도가 다른 tris(8-hydroxyquinolate)aluminum (Alq3)와 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)을 전자수송층으로 사용한 백색 유기발광소자를 제작하여 전기적 및 광학적 특성을 관찰하였다. BPhen 전자수송층을 사용한 유기발광소자는 Alq3 전자수송층을 사용한 유기발광소자보다 높은 전자이동도를 가지고 있어서 고효율의 유기발광소자 제작이 가능하다. 이러한 결과를 바탕으로 유기발광소자의 발광층으로 청색 빛을 내는 4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl와 황색 빛을 내는 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene을 사용하여 백색 유기발광소자를 제작하고 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.32-32
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• 2008

X-ray detector는 의료용, 산업용 등 다양한 분야에서 사용되어지고 있으며 기존의 Analog X-ray 방식의 환경오염, 저장공간 부족, 실시간 분석의 어려움 등의 문제점들을 해결하기 위하여 Digital X-ray로의 전환과 연구가 활발하며 이에 따른 관심도 높아지고 있는 살점이다. Digital X-ray detector는 p-영역과 n-영역 사이에 아무런 불순물을 도핑하지 않은 진성반도체(intrinsic semiconductor) 층을 접합시킨 이종접합 PIN 구조의 photodiode 이다. 이 소자는 역바이어스를 가해주면 p영역과 n영역 사이에서 캐리어 (carrier)가 존재하지 않는 공핍 영역이 발생하게 된다. 이런 공핍 영역에서 광흡수가 일어나면, 전자-정공 쌍이 발생한다. 그리고, 발생한 전자-정공 쌍에 전압이 역방향으로 인가되는 경우, 전자는 양의 전극으로 이동하고, 정공은 음의 전극으로 이동한다. 이와 같이, 발생한 캐리어들을 검출하여 전기적인 신호로 변환 시킨다. 고해상도의 Digital X-ray detector를 만들기 위해서는 누설전류에 의한 noise 감소와 소자의 높은 안정성과 내구성을 위한 높은 breakdown voltage를 가져야 한다. 본 연구에서는 Digital X-ray detector의 leakage current 감소와 breakdown voltage를 높이기 위하여 guradring과 gettering technology를 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 기판으로는 $10k\Omega{\cdot}cm$ resistivity를 갖으며, n-type <111>인 1mm 두께의 4인치 Si wafer를 사용하였다. 그리고 pixel pitch는 $100{\mu}m$이며 active area는 $80{\mu}m{\times}80{\mu}m$인 $32\times32$ array를 형성하여 X-ray를 조사하여 소자의 특성을 평가 하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 가을 학술발표회 발표논문집
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• pp.267-268
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• 2003

루테늄을 첨가한 나노 혼합광촉매는 전자ㆍ정공 쌍의 재결합 억제와 띠간격 에너지를 감소시킴으로써, 태양광을 이용한 처리 시스템에 적용이 가능하다. 또한 순수한 광촉매보다 활성이 높으며, 인위적인 광원이 아닌 태양광의 이용이 가능함으로 에너지 절약 및 친환경적 수처리 공정이라고 사료된다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.76-81
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• 2005

본 연구에서는 차세대 디스플레이 소자로 각광을 받고 있는 유기발광 소자의 전기적인 특성을 해석적으로 접근하였다. 기본적인 OLED의 동작 메카니즘은 일함수(work function)가 낮은 음극(cathode) 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 양극(anode) 전극으로 주입된 정공(hole)이 수송층을 지나 발광층으로 유입되어 여기상태(exciton state)를 거치며 재결합함으로써 발광되는 것으로 알려져 있다. 따라서 음극과 양극을 통해 들어오는 수송자(carrier)들이 원활한 전자-정공 쌍(electron - hole pair)을 이루기 위해 다층 박막 구조로 소자를 제작하여 높은 에너지 장벽을 완만하게 만들고 또한 박막의 두께를 조절하여 정공과 전자의 이동도 밸런스(balance)를 맞추어 수송자-전자와 정공-들이 수송층(CTL : carrier transport layer)을 통해 발광층(EML : emitting material layer)으로 주입을 용이하게 만든다 따라서 본 논문에서는 유기 발광소자의 최적의 발광특성을 얻기 위해서는 수치 해석을 통한 가장 높은 발광 효율을 가지게되는 박막의 두께를 예측하고 예측된 유기발광소자의 수치해석 값이 실제 제작된 소자의 특성 값과 일치하여 타당성이 있음을 증명하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.384-384
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• 2011

양자점 감응형 태양전지는 염료감응형 태양전지와 비슷한 구조를 가지지만, 유기물 염료를 대신하여 무기물 양자점을 사용함으로서 기존 유기물 염료가 가지는 한계점을 극복할 수 있다. 양자점을 광감응 염료로 사용하는 경우 양자제한효과(quantum confinement effect)에 의해 양자점의 사이즈조절만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 유기물 염료보다 광흡수 능력도 뛰어나다. 더불어, 하나의 광자를 흡수하여 두개 이상의 전자-정공쌍을 만들 수 있는(multiple exciton generation) 가능성이 있어 기존 태양전지가 가지는 이론적 한계효율(Shockley-Queisser limit)을 뛰어넘을 수 있다. 본 연구에서는 고효율의 양자점 감응형 태양전지 개발을 위해, ZnO 나노선 구조에 CdS, CdSe 양자점을 증착한 CdSe/CdS/ZnO 나노선 헤테로구조를 수열합성법으로 합성하였다. 증착한 CdSe/CdS 양자점이 태양광의 가시광 전 영역을 흡수하여 전자-정공을 생성하며, 세 물질 간의 밴드구조를 통해 양자점에서 생성된 전자가 ZnO 나노선으로 포집되고, 바닥전극으로 직접연결이 되어있는 1차원의 나노선 구조를 통해 전자를 효율적으로 운반할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.369-369
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• 2011

양자점 감응형 태양전지는 가시광 영역을 흡수, 이용할 수 있는 광감응 물질로 무기물 양자점을 사용하며, 이 경우 나노미터 크기의 무기물 양자점으로 인한 양자제한 효과 (quantum confinement effect)에 의해 양자점의 사이즈 조절 만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 하나의 광자를 흡수하여 두개 이상의 전자-정공쌍을 만들 수 있는 (multiple exciton generation) 가능성이 있어 기존 태양전지가 가지는 이론적 한계효율(Shockley-Queisser limit)을 뛰어넘을 수 있다. 본 연구에서는 양자점 및 염료 감응형 태양전지분야에서 가장 많이 사용되고 있는 TiO2 다공성 필름이 아닌, ZnO 나노선 구조를 이용하여 양자점 감응형 태양전지를 제작하였다. ZnO의 경우 TiO2보다 높은 전자이동도를 가지며, 나노선 구조가 바닥전극까지 수직 연결된 1차원의 전자전달경로를 제공하여 결과적으로 광전자 포집에 유리하다. 또한, CdS, CdSe 양자점을 동시에 사용하여 광흡수 범위를 가시광 전 영역으로 확장하였으며, 계단형 밴드구조를 통해 광전자-정공 분리 및 포집을 용이하게 하였다. 더 나아가 전해질의 조성, 나노선의 길이 등 다양한 부분을 조절하면서 각 변수가 소자의 효율에 미치는 영향을 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.315-315
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• 2010

결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$나 $SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$와 $O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.191-191
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• 2013

금속 산화물 촉매 입자는 특정한 파장에 의해서 활성화되면서 전자-정공 쌍을 생성한다. 광촉매원리를 이용하면 전자 정공 제공을 통해 기존의 물질 주위에 활성 라디칼을 생성하고 물질의 특성을 변화시킬 수 있다. 이런 독특한 특성을 이용한 금속산화물의 다양한 연구가 물리, 화학, 재료, 생명 분야에서 이루어지고 있다. 본 연구에서는 광촉매 입자와 대기압 플라즈마와의 특성을 활용하여 발생되는 물리적 특성과 재료적인 특성을 이용한 응용 연구에 대한 내용을 다루고 있다. 특히 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$가 $200^{\circ}C$ 이하 저온 플라즈마 방전가스에 의해 상변화되는 현상을 다루고 이에 대한 구체적인 재료 분석을 실시 하였다. 즉, 저온의 알곤과 알곤/산소 대기압 플라즈마에 의해 처리된 $TiO_2$의 결정성 변화에 대해서 조사하였고 이를 이용하여 유사 작용제의 분해에 대한 연구를 하였다. 신경작용제(VX: nerve agent)의 유사작용제인 말라치온(Malathion)뿐만 아니라 셀룰로우즈(cellulose) 계의 복잡한 구조의 화학유기물 등을 대기압 플라즈마를 이용해 분해시킬 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마와 금속산화물의 결정성 변화에 대한 분석을 통해 기능성화된 촉매입자를 이용한 효과적인 화학물질의 분해를 소개하고, 대기압 플라즈마의 나노 소재기술로의 높은 응용가능성도 함께 살펴보았다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제9권3호
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• pp.304-309
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• 1996

본 고에서는 초전도에 관한 학문적 연구내용의 추이와 그 응용기술의 개발내용을 간략히 살펴보았다. 고온 초전도의 형성원리에 대한 학문적 관심과 응용기술 개발사이의 괴리를 이해하려는 노력의 일환으로 고온 초전도체를 주대상으로 한 각종 연구결과들을 소개하면서 순수학문과 공학기술과의 긴밀한 연관성을 찾았다. 전자와 정공의 도핑 대칭성을 확립한 Nd-Ce-Cu-O의 발견은 물성의 정확한 이해에 기초한 성공이었고, 산화물 고온 초전도체들의 전자쌍 파동함수의 대칭성에 관한 논의들에서 최근 연구의 주종을 이루고 있는 Josephson-coupling과 Photoemission등의 직관적인 결과를 주는 측정 실험들은 고도의 첨단기술과 죠셉슨 접합 등의 새로운 초전도 물성개념의 정확한 이해를 요하는 연구들이었다. 이러한 새로운 초전도 개념들의 토대위에 현 응용분야들의 추세를 대략 살핌으로써 부실하나마 미래의 차원 높은 수요에 대비한 학문적, 기술적 준비를 시도해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.